KR102087821B1 - 차량용 공조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기를 이송 및 조화하기 위한 수단들을 구비하는 차량용 공조 장치(1)에 관한 것이다. 이 공조 장치(1)는 공기 분배기(4)를 갖는 하우징(2)을 구비하고, 상기 공기 분배기(4)는 2개 이상의 그룹의 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들 그리고 동시에 관류 가능하게 배치된 3개 이상의 유동 경로(9, 10, 11)를 구비하여 형성되어 있다. 이 경우 제1 유동 경로(9)와 제2 유동 경로(10)를 통해 각각 안내된 부분 공기 질량 흐름들은 공통의 제1 온도를 갖고, 그리고 제3 유동 경로(11)를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름은 제2 온도를 갖는다. 상기 공기 분배기(4)는 2개 이상의 혼합 챔버(17, 18)를 구비하여 형성되어 있다. 이 경우 상기 제1 유동 경로(9)와 제3 유동 경로(11)는 제1 혼합 챔버(17)로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제1 혼합 챔버(17)는 제1 그룹의 공기 토출구(4a, 4e)들과 연결되어 있다. 상기 제2 유동 경로(10)와 제3 유동 경로(11)는 제2 혼합 챔버(18)로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제2 혼합 챔버(18)는 제2 그룹의 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들과 연결되어 있다.

Description

차량용 공조 장치{AIR-CONDITIONING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 공기를 이송 및 조화하기 위한, 특히 냉각, 제습 및 가열하기 위한 수단들을 구비하는 차량용 공조 장치에 관한 것이다. 이 공조 장치는 공기 분배기를 갖는 하우징을 구비하고, 이때에 상기 공기 분배기는 공기 토출구들 그리고 3개 이상의 평행하게 배치된 유동 경로를 구비하여 형성되어 있다. 각각 제1 유동 경로 및 제2 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름들은 공통의 제1 온도를 갖고, 그리고 제3 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름은 제2 온도를 갖는다.

차량의 경우 증가하는 기술 부품들의 수 때문에, 이러한 부품들 배치를 통해 원하는 다양한 기능을 절대적으로 보장할 수 있도록 설치 용적과 관련한 최적화가 요구된다. 이러한 이유에서 마찬가지로, 예를 들면 고정식 에어컨 장치에서 혼합 챔버, 유동 안내 장치 및 와류 장치 형태로 공지되어 있는 부피가 큰 공기 조화용 부품들은 좁은 공간 조건 때문에 차량에 삽입될 수 없다.

공급된 공기 질량 흐름을 조화하고, 경우에 따라 분할하며, 그리고 개별 공기 질량 흐름들을 차실의 상이한 영역들로 안내하는 차량의 에어컨 장치의 추가 조건은, 위치 및 기능에 따라 상기 냉난방 장치의 여러 공기 토출구로 온도 조절된 상이한 공기 질량 흐름을 공급해야 한다는 것이다. 이 경우 공급된 공기 질량 흐름은 상이한 열교환기들을 통해 안내됨으로써, 공기가 냉각 및 제습되고 그리고 필요한 경우 다시 가열된 다음 객실로 안내된다. 이때에 공기는 예를 들면 레그룸으로 송풍되고, 그리고 대시보드 내 개구들을 통해 객실로 송풍되며, 또한 앞 유리의 흐림을 방지하거나 성에를 제거하기 위해 앞 유리측 토출구들을 통해 곧바로 앞 유리로 안내된다.

이와 같은 종류의 냉난방 장치들에서는 차실에 공급될 공기 질량 흐름이 2개의 부분 공기 질량 흐름으로 분할된다. 공기 흐름의 필요한 온도는 온도 플랩들 및 상이한 제어 메커니즘들에 의해 조절된다. 이 경우 하나의 부분 공기 질량 흐름은 가열 열교환기를 통해서 안내되고 가열된다. 동시에 냉풍으로서 제2 부분 공기 질량 흐름은 가열 열교환기를 통과하지 않고 지나간다. 그 다음 상이하게 온도 조절된 2개의 부분 공기 질량 흐름은 요구된 목표 온도에 달성할 때까지 혼합된다.

전통적으로는 하나의 공동 혼합 챔버로 이루어진 냉난방 장치의 여러 공기 토출구들이 이용되고 있다. 그러나 공기 토출구들이 갖는 개별 기능의 상이한 요건 때문에, 공기 질량 흐름들의 상이한 온도가 보장되어야 하고, 이러한 상황은 온풍 채널 또는 냉풍 채널과 같은 추가 삽입체들에 의해서 달성된다. 레그룸, 대시보드 및 유리측 환기 장치와 같은 상이한 토출구들에서 공기 질량 흐름들의 서로 다른 온도는 온도 층화(temperature stratification)로 표기된다.

독일 특허 DE 10 2007 013 432 A1호에는 여러 공기 토출구들을 구비하는 차량용 공조 장치의 온풍 채널에 관해 기술된다. 이 온풍 채널은 온풍을 흡수하기 위한 하나 이상의 온풍 유입 개구 그리고 상기 온풍을 공기 토출구들로 배출하기 위한 하나 이상의 온풍 배출 개구를 갖는다.

온풍 채널들, 특히 앞 유리로 배출되는 토출구로 따뜻한 공기를 안내하기 위한 온풍 채널들은 추가 요소로서 한 편으로는 공기 처리량 및 방음(acoustic)에 나쁜 영향을 주고 다른 한 편으로는 높은 비용을 유발한다.

선생 기술에는 또한 2개보다 많은 공기 유동 경로를 갖는 장치들도 공지되어 있는데, 이들 시스템에서는 유동 경로 내에서 공기가 상이한 온도를 갖는다.

유럽 특허 EP 1 336 517 A1호에는 에어컨 장치가 제시되어 있다. 증발기에서 조화된 공기 질량 흐름이 후속해서 3개의 상이한 유동 경로로 분할될 수 있으며, 이 경우 온풍 채널로서 유동 경로는 가열 열교환기를 통과하여 안내되고, 냉풍 채널 또는 바이패스로서 다른 2개의 유동 경로는 각각 가열 열교환기를 통과하지 않고 지나간다. 이때에 상기와 같은 상이한 유동 경로들은 공기 질량 흐름의 온도차가 큰 층화를 방지하기 위해 그리고 이와 더불어 공기 질량 흐름의 더 나은 온도 분포를 위해 사용된다.

똑바로 선 형태로 또는 수직으로 배치된 열교환기들을 갖는, 선행 기술에 공지된 에어컨 장치들은 특히 수직 방향으로 증가된 설치 공간 수요 또는 소요 면적 수요를 가지므로 미래의 디자인(future design)에는 적합하지 않다.

독일 특허 DE 10 2005 009 325 A1호에서는 평면 형태로 모듈식으로 설계된 차량용 에어컨 장치가 공개된다. 이 에어컨 장치는 박스 모양의 하우징, 공기 흡입구와 공기 토출구 사이에 배치된 다수의 공기 안내 장치와 공기 분배 장치 그리고 하나 이상의 열교환기와 송풍기(fan)를 구비한다. 이러한 열교환기와 송풍기는 하우징의 세로축 방향으로 선형으로 연달아 배치되어 있다. 열교환기는 세로축에 대해 그리고/또는 하우징의 가로축에 대해 각각 소정의 각도만큼 기울어져 있다.

콕피트(cockpit)로도 표기되는 대시 페널의 새로운 설계 방식 및 디자인에서는 공기 토출구들이 서로 더 멀리 떨어져 있어 이러한 공기 토출구들이 더욱 부적합하게 배치되어 있는데, 이 때문에 목표를 달성하기 위해 필요한 조치가 점점 더 복잡해지고, 아울러 에어컨 장치의 설치 공간 감소 경향에도 역행한다.

또한, 선행 기술에 공지된 장치들의 경우, 이러한 장치들은 매우 복잡한 추가 요소들을 가지며, 이 요소들은 추가 공간을 요구하고, 비용뿐만 아니라 추가적인 설치 복잡성 그리고 상응하는 유지 관리 비용을 야기한다. 또한, 추가 삽입체들은 공기 흐름에서 증가된 역압을 야기하고, 이는 재차 증가된 전력 요구와 더불어 소비 전력 그리고 전체 자동차의 효율 감소를 초래한다.

본 발명의 과제는, 수직 방향에서 평면 설계 그리고 상호 간에 멀리 배치된 공기 토출구들과 같이 차량의 대시 패널의 새로운 설계 및 디자인의 변경된 설치 공간 조건이 고려되고, 그리고 공기 질량 흐름의 온도와 관련하여 가능한 한 적은 온도 층화를 갖는 최적의 혼합뿐만 아니라 최소한의 노력으로 온도 제어가 실현되는 공조 장치를 제공하는 것이다. 이 경우에는 공기가 의도한 바대로 안내되어야 하고, 사용되는 부품들 수뿐만 아니라 이러한 부품들의 설치 공간 수요 또한 최소 수준이어야 한다. 또한, 발생하는 제조, 설치 및 정비 비용도 최소 수준이어야만 한다.

상기 과제는 본 발명에 따른 차량용 공조 장치에 의해서 해결된다. 상기 공조 장치는 공기를 이송 및 조화, 특히 냉각, 제습 및 가열하기 위한 수단들 그리고 공기 분배기를 갖는 하우징을 구비한다. 상기 공기 분배기는 2개 이상의 그룹의 공기 토출구들과 동시에 관류 가능하게 배치된 3개 이상의 유동 경로를 구비하여 형성되어 있다. 제1 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름 및 제2 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름은 상기 공조 장치에서 이송되는 전체 공기 질량 흐름의 부분으로서 공통의 제1 온도를 갖고, 그리고 제3 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름은 제2 온도를 갖는다. 상기 제3 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름의 제2 온도는 바람직하게 상기 제1 및 제2 유동 경로를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름의 제1 온도와 상이하며, 이 경우 상기 제2 온도 값은 바람직하게 상기 제1 온도 값보다 높다.

본 발명의 구상에 따르면, 상기 공기 분배기는 2개 이상의 혼합 챔버를 구비하고, 이들 혼합 챔버는 바람직하게 유동 기술상 서로 분리 가능하게 형성되어 있다. 상기 제1 유동 경로와 제3 유동 경로는 제1 혼합 챔버로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제1 혼합 챔버는 제1 그룹의 공기 토출구들과 연결되어 있다. 상기 제2 유동 경로와 제3 유동 경로는 제2 혼합 챔버로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제2 혼합 챔버는 제2 그룹의 공기 토출구들과 연결되어 있다.

공조 장치를 통해 이송된 공기 질량 흐름은 공기 분배기에서 바람직하게는 유동 경로들과 혼합 챔버들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들로서 공기 토출구들로 안내될 수 있다.

공기 토출구들의 제1 그룹에는 예를 들면 앞 유리 그리고 측면 쪽으로 유도된 공기 토출구들이 포함될 수 있다. 공기 토출구들의 제2 그룹에는 예를 들면 레그룸과 대시보드에 형성된 공기 토출구들이 포함된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공기를 이송하기 위한 수단으로서 송풍기, 공기를 냉각 및/또는 제습하기 위한 수단으로서 냉매 순환계의 증발기 그리고 공기를 가열하기 위한 수단으로서 가열 열교환기가 형성되어 있고, 이들 수단들은 하우징 내부에 배치되어 있다.

본 발명의 한 개선예에 따르면, 상기 가열 열교환기가 제3 유동 경로 내부에, 이 유동 경로의 단면적을 메우는 방식으로 배치되어 있다. 가열 열교환기와 유동 경로의 벽 사이 접촉 영역들은 바람직하게 기술상 밀봉 폐쇄되어 있으며, 그 결과 유동 경로를 통해 안내된 공기 질량 흐름이 전체적으로 상기 가열 열교환기의 열교환 표면을 경유하여 안내된다.

제1 유동 경로와 제2 유동 경로는 바람직하게 각각 상기 가열 열교환기의 둘레를 우회하는 바이패스로서 형성되어 있다. 따라서 상기 바이패스들 중 하나의 바이패스를 통과하는 공기 질량 흐름은 가열 열교환기의 열교환 표면과 접촉하지 않는다.

그러므로 공기 분배기 내부에 형성된 유동 경로들은, 제1 유동 경로와 제2 유동 경로에서 각각 차가운 부분 공기 질량 흐름 또는 저온 부분 공기 질량 흐름이 이송되고 그리고 제3 유동 경로에서는 따뜻한 부분 공기 질량 흐름 또는 상대적으로 높은 온도를 갖는 부분 공기 질량 흐름이 이송된다. 제1 유동 경로와 제3 유동 경로는 각각 제1 혼합 챔버로 이어지고, 그리고 제2 유동 경로와 제3 유동 경로는 각각 제2 혼합 챔버로 이어지기 때문에, 두 혼합 챔버에는 각각 온풍 부분 공기 질량 흐름과 냉풍 부분 공기 질량 흐름이 공급될 수 있으며, 이들 부분 공기 질량 흐름들은 혼합 챔버 내부에서 서로 혼합된다.

가열 열교환기는 바람직하게 수평 방향으로부터 확장된 평면 내에 배치되어 있다. 따라서 상기 가열 열교환기는 수평으로 정렬되어 있고 공기 질량 흐름이 수직 방향으로 유입된다.

본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따르면, 유동 경로들은 독립적으로 개방될 수 있고 폐쇄될 수 있도록 유동 안내 장치들을 구비하여 형성되어 있고, 이때 공기 분배기를 관류하는 공기 질량 흐름은 상기 유동 경로들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들로 분할될 수 있다.

이 경우 제3 유동 경로는 바람직하게 제1 혼합 챔버로 이어지는 연결부에 제1 온풍 플랩으로서 형성된 유동 안내 장치를 구비하고, 제2 혼합 챔버로 이어지는 연결부에 제2 온풍 플랩으로서 형성된 유동 안내 장치를 구비한다.

상기 유동 안내 장치들은 바람직하게, 유동 경로들의 단면적이 각각 0% 내지 100% 사이에서 연속적으로 개방 및 폐쇄될 수 있도록 각각 하나의 회전축을 중심으로 연속으로 회전 가능하게 지지되는 방식으로 배치되어 있다.

본 발명의 한 개선예에 따르면, 유동 경로들은 수직 방향으로 정렬되는 방식으로 배치되어 있다.

혼합 챔버들은 바람직하게 수직 방향에서 유동 경로들 위쪽에 배치되어 있음으로써, 상기 유동 경로들은 아래쪽에서부터 혼합 챔버로 이어지고, 부분 공기 질량 흐름들은 아래쪽에서부터 혼합 챔버들로 유입될 수 있다.

본 발명의 바람직한 추가 실시예에 따르면, 하우징은 증발기 영역을 구비하여 형성되어 있으며, 상기 증발기 영역은 수평 방향에서 공기 분배기의 측면에 배치되어 있다. 따라서 상기 증발기 영역과 공기 분배기는 수평 방향에서 서로 나란히 포지셔닝되어 있다.

증발기 영역 내부에는 바람직하게 열교환기, 특히 냉매 순환계의 증발기가 배치되어 있다. 상기 열교환기는 0° 내지 40° 범위, 특히 20° 내지 40° 범위 각도로, 수평 방향들으로부터 확장된 평면 내에 비스듬히 정렬되어 있다. 이와 같은 열교환기의 기울기는 특히 흐름 표면을 의미한다.

본 발명에 따른 공조 장치는, 예를 들면 서로 더 멀리 떨어져 배치된 공기 토출구들을 위해 분리된 혼합 공간들 또는 혼합 챔버들이 형성되어 있고, 이러한 구조가 재차 새로운 디자인을 가능하게 함으로써, 수직 방향으로 평면 설계와 같은 차량의 대시 패널의 새로운 설계 및 디자인의 변경된 설치 공간 조건을 충족한다. 차실의 공기를 조화하기 위한 매우 복잡한 장치는 더 간단하게 구성된 다수의 영역으로 나누어진다.

본 발명에 따른 공조 장치는 또 다른 다양한 장점을 갖는다:

- 덜 복잡한 기능 요건으로 인해 또는 더욱이 달성해야 할 목표의 다양성이 더 적기 때문에 추가 부품들 및 삽입체들이 생략됨으로써 온풍 채널 또는 냉풍 채널과 같이 구조적으로 단순한 부품 사용,

- 이 때문에 공기 저항 감소 및 효율이 증가, 그리고 더 적은 전류 소비 및 감소된 시간 낭비뿐만 아니라 감소된 제조 및 설치 비용과 함께 사용되는 송풍기에 대한 기준이 더 적음,

- 할당 방식으로 배치된 공기 토출구들을 갖는 대시 패널 내 평면 배치,

- 부품 수 최소화에 따른 설치 공간 감소,

- 유동 경로의 단면적을 감소시키는 부품들이 상기 유동 경로 내부에 의도한 바대로 배치됨으로써 공조 장치의 효율 상승, 그리고

- 상호 지정된 유동 경로의 목적에 맞은 공기 조화로 인해 온도 층화 최적화와 더불어 차실 승객의 최상의 안락함.

본 발명의 또 다른 세부 사항들, 특징들 및 장점들은 관련 도면들을 참조해서 이루어지는 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면부에서:
도 1a와 도 1b는 공기 흡입구들, 공기 토출구들, 송풍기 및 가열 열교환기의 삽입체를 포함하는 차량의 공조 장치, 특히 공조 장치의 하우징을 정면도와 배면도로 도시하고, 그리고
도 2는 공기 토출구들과 에어 플랩들, 혼합 챔버들, 유동 경로들 그리고 가열 열교환기를 포함하는 공조 장치를 횡단면으로 도시한다.

도 1a 및 도 1b에는 각각 공기 흡입구(3)들, 여러 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들을 갖춘 공기 분배기(4), 송풍기(5) 및 가열 열교환기용 삽입체(7)를 포함하는 차량의 공조 장치(1), 특히 이러한 공조 장치(1)의 하우징(2)이 정면도(도 1a)와 배면도(도 1b)로 도시되어 있다.

상기 공조 장치(1)는 공기 흡입구(3)들을 통해 공기를 흡입하고, 하우징(2)을 통해 공기를 이송하기 위한 송풍기(5)를 구비한다. 흡입된 공기는 이어서 증발기 영역(6)을 통해 공기 분배기(4)로 안내된다. 상기 증발기 영역(6)을 관류할 때 공기 질량 흐름은, 냉매 순환계의 열교환기로서 형성된 (도면에는 도시되지 않은) 증발기의 열교환 표면을 통해서 안내된다. 상기 증발기의 열교환 표면에서 과류 현상(overflow)이 발생할 때, 공기는 냉각 및/또는 제습될 수 있다.

평면 디자인, 즉 수직 방향(y)에서 가급적 최소한으로 연장된 설계를 가능하게 하기 위하여, 증발기는 공기 분배기(4)의 측면에 형성되어 있고, 이와 더불어 수평 방향(z)으로는 상기 공기 분배기(4) 옆에 그리고 공기의 유동 방향으로는 상기 공기 분배기(4) 앞에 형성되어 있다.

앞 유리측 공기 토출구(4a), 레그룸측 공기 토출구(4b), 대치보드 내 제1 공기 토출구(4c)와 제2 공기 토출구(4d) 그리고 측면들에 있는 공기 토출구(4e)를 구비하여 형성되어 있는 공기 분배기(4) 내부에서는, 경우에 따라 증발기에서 사전 조화된 공기 질량 흐름이 가열 열교환기의 열교환 표면에서 과류 현상 발생 시에 적어도 부분 질량 흐름으로서 가열될 수 있다. 또한, 공기 질량 흐름이 부분 질량 흐름들로 분할될 때 이러한 부분 질량 흐름들은, 공기가 상기 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들을 통해서 차실로 안내되기 전에 혼합될 가능성이 있다.

하우징(2)은 기본적으로 길이 방향으로도 표기되는 수평 깊이 방향(z)으로 연장되는 방식으로 형성되어 있다. 공기 흡입구(3)들을 갖춘 송풍기(2)의 영역, 증발기 영역(6) 그리고 공기 분배기(4)는 깊이 방향(z)으로 서로 나란히 배치되어 있다. 수평 방향(x)으로뿐만 아니라 하우징(2)의 너비 방향으로도 지정된, 공기 흡입구(3)들을 통해서 상기 하우징(2) 내로 흡입된 공기 질량 흐름은 마찬가지로 수평으로 배향된 깊이 방향(z)으로 방향 전환되어 증발기 영역(6) 내로 안내된다.

증발기 영역(6)에 배치된 증발기는 0° 내지 40° 범위, 특히 20° 내지 40° 범위 각도로, 수평 방향(x, z)들로부터 확장되는 수평면에 대해 평면형으로 배향되어 있다. 냉매 순환계의 증발기는 열교환기로서 도면에는 도시되지 않은 삽입체를 통해서 하우징(2)의 증발기 영역(6) 안으로 삽입될 수 있다.

이때에 상기 증발기는 수평 방향(x, z)들로부터 확장되는 수평면 그리고/또는 수평 방향(x)과 수직 방향(y)으로부터 확장되는, 하우징(2)의 수직면과 관련하여, 수직 방향(y)으로의 하우징(2)의 크기가 항상 깊이 방향(z)으로의 하우징(2)의 크기보다 작도록 비스듬히 배치되어 있다.

공기 질량 흐름은 기본적으로 깊이 방향(z)으로는 증발기 영역(6)을 지나 공기 분배기(4) 내로 흐른다. 이 공기 분배기(4) 내에서 공기 질량 흐름은 높이 방향으로도 표기되는 수직 방향(y)으로 방향 전환되고, 그리고 필요에 따라, 가열 열교환기의 열교환 표면에서 과류 현상이 발생할 때 가열되는 부분 질량 흐름들로 분할된 다음 상기 가열 열교환기의 둘레를 돌아 안내되고, 다시 혼합되며 그리고 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들로 안내된다. 공기 분배기(4) 내부에는 유동 경로들과 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들 외에, 알맞게 제어될 수 있는 에어 플랩 형태로 된 여러 공기 안내 장치들이 형성되어 있다.

도 2에는 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들 그리고 각각 이러한 공기 토출구과 관련되고, 에어 플랩(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)으로 형성된 유동 안내 장치들, 혼합 챔버(17, 18)들과 유동 경로(9, 10, 11)들 그리고 가열 열교환기(12)를 구비한 공조 장치(1)가 횡단면도로 제시되어 있다.

송풍기(5)에 의해 흡입되어 증발기 쪽으로 안내된 공기 질량 흐름은 전체 또는 비례적으로 증발기의 열교환 표면을 경유하여 안내된 다음, 이어서 수평 깊이 방향(z)으로 공기 분배기(4)의 하부 영역에서 상기 공기 분배기(4) 내로 유입된다. 상기 공기 분배기(4) 내에서 공기 질량 흐름은 수직 방향(y)으로 방향 전환되어 유동 방향(19)으로 필요에 따라 3개의 유동 경로(9, 10, 11)로 분할될 수 있다. 이때에 공기 질량 흐름은 각각 전체가 상기 유동 경로(9, 10, 11)들 중 하나의 유동 경로로 유입될 수 있고, 또는 상기 유동 경로(9, 10, 11)들 중 2개 또는 3개의 유동 경로로 비례적으로 분할되어 유입될 수 있다.

제1 유동 경로(9) 및 제2 유동 경로(10)는 가열 열교환기(12) 둘레를 우회하는 바이패스로서 형성되어 있으며, 이때 상기 가열 열교환기는 제3 유동 경로(11) 내부에 배치되어 있다. 제1 유동 경로(9)와 제2 유동 경로(10)는 증발기에서 냉각 및/또는 제습된 공기를 적어도 부분적으로 가열 열교환기(12) 둘레를 돌아 흐르는 부분 공기 질량 흐름으로서 안내한다. 가열 열교환기(12) 둘레를 우회하는 바이패스로서 형성된 유동 경로(9, 10)들을 지나 안내된 공기 질량 흐름 또는 부분 공기 질량 흐름은 온도 변화를 겪지 않으며, 그 결과 상기 유동 경로(9, 10)들은 냉풍 경로(9, 10)로도 표기된다. 제3 유동 경로(11)와 가열 열교환기(12)를 지나 안내된 공기 질량 흐름 또는 부분 공기 질량 흐름은 전체가 상기 가열 열교환기(12)의 열교환 표면을 경유하여 안내되어 가열되며, 그 결과 상기 제3 유동 경로(11)는 온풍 경로(11)로도 표기된다.

따라서 가열 열교환기(12)는 2개의 냉풍 경로(9, 10) 사이에 포지셔닝되어 있다.

증발기 영역(6)을 통해 안내된 공기 질량 흐름은 유동 안내 장치(13, 14, 15, 16)들에 의해 부분 공기 질량 흐름들로 유동 경로(9, 10, 11)로 분할된다. 에어 플랩으로 형성된 유동 안내 장치(13, 14, 15, 16)들은 기본적으로 수직 방향(y)으로 배향된 유동 경로(9, 10, 11)들을 폐쇄 또는 개방하기 위해 형성되어 있다.

냉풍 플랩(13)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 제1 냉풍 경로(9)는 제1 혼합 챔버(17)로 이어지는 반면에, 냉풍 플랩(14)에 의해 개방 또는 폐쇄되는 제2 냉풍 경로(10)는 제2 혼합 챔버(18)로 이어진다. 온풍 플랩(15, 16)들에 의해 개방 또는 폐쇄되는 온풍 경로(11)는 2개의 혼합 챔버(17, 18)로 이어지는 방식으로 형성되어 있다. 유동 경로(9, 10, 11)들은 각각 혼합 챔버(17, 18)들 중 하나의 혼합 챔버로 이어지는 영역에서 차단 또는 개방된다. 혼합 챔버(17, 18)들은 수직 방향(y)으로 유동 경로(9, 10, 11) 위쪽에 배치되어 있음으로써, 공기 질량 흐름 또는 부분 공기 질량 흐름들이 아래쪽에서부터 상기 혼합 챔버(17, 18)로 유입된다.

결과적으로, 종래의 장치들과 비교해 보면 수직 방향(y)에서 전체 높이 감소를 가능하게 하는, 수평 방향(x, z)으로의 가열 열교환기(12) 수평 배치 시, 3개 이상의 유동 경로(9, 10, 11)들이 형성되어 있고, 이들 유동 경로는 2개의 냉풍 경로(9, 10)로서 그리고 하나의 온풍 경로(11)로서 서로 평행하게 뻗어 있다. 이 경우 상기 냉풍 경로(9, 10)들 중 각 하나의 냉풍 경로와 온풍 경로(11) 영역은 공간적으로 분리된 2개의 혼합 챔버(17, 18)로 통합된다.

제1 냉풍 경로(9)와 온풍 경로(11)로 분할된 부분 공기 질량 흐름들은 제1 혼합 챔버(17)에서 다시 모아지고, 지금까지 조화된 공기가 개별 공기 토출구(4a, 4e)들을 통해 차실의 앞 유리와 측면으로 공급되기 전에 혼합된다.

에어 플랩(13, 15)들의 위치를 이용해서는 유동 경로(9, 11)들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들 그리고 이와 더불어 공기 토출구(4a, 4e)들에서의 공기 온도가 제어될 수 있다.

제2 냉풍 경로(10) 그리고 온풍 경로(11) 분할된 부분 공기 질량 흐름들은 제2 혼합 챔버(18)에서 다시 모아지고, 지금까지 조화된 공기가 개별 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들을 통해 차실의 레그룸과 대시보드로 공급되기 전에 혼합된다.

에어 플랩(14, 16)들의 위치를 이용해서는 유동 경로(10, 11)들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들 그리고 이와 더불어 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들에서의 공기 온도가 제어될 수 있다.

에어 플랩(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)들, 냉풍 플랩(13, 14)들 그리고 혼합 챔버(17, 18)들로부터 서로 독립적으로 유출되는 공기 질량 흐름들의 온도를 조절하기 위한 온풍 풀랩(15, 16)들의 독립 설정에 의해, 여러 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들의 원하는 온도 층화가 달성된다.

그 밖에 계속해서 한 편으로는 통상적으로 서로 이격되어 배치된, 벌크헤드(bulk head)측 공기 토출구(4a, 4e)들, 즉 앞 유리와 측면 공기 토출구(4a, 4e)들로서 그리고 다른 한 편으로는, 대시 패널 영역에 배치된 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들, 즉 대시보드와 레그룸 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들로서 공간적으로 각기 따로, 즉 서로 분리되어 배치된 2개의 혼합 챔버(17, 18)에는 상응하게 온도 조절되고 조화된 공기가 공급된다. 각각 원하는 온도 층화는, 각각 더 적은 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e) 수를 갖는 개별 혼합 챔버(17, 18)의 복잡성 요건 감소로 인하여, 종래의 삽입체보다 단순하게 형성된 삽입체들에 의해 달성된다.

개별 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들은 에어 플랩(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)에 의해 필요에 따라 개방 또는 폐쇄된다. 대시보드의 제1 공기 토출구(4c)와 대시보드의 제2 공기 토출구(4d)는 승객측 또는 운전자측 배출구로도 표기되는데, 그 이유는 상기 공기 토출구(4c, 4d)들을 통해 안내된 공기 질량 흐름들이 승객 쪽으로 직접 송풍될 수 있기 때문이다.

수평 방향(x) 및 수직 방향(y)으로 펼쳐지는 평면에 의해 주어지는 횡단면에서 대개 직선 표면으로 형성된 유동 안내 장치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 13, 14, 15, 16)들은 각각 하나의 회전축을 중심으로 연속으로 회전 가능하게 지지되어 있고, 깊이 방향(z)으로 연장된다. 이와 더불어 유동 경로(9, 10, 11)들 그리고 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들 또한 각각 0% 내지 100% 사이에서 연속적으로 폐쇄될 수 있고 개방될 수 있다.

1: 공조 장치
2: 하우징
3: 공기 흡입구
4: 공기 분배기
4a: 앞 유리측 공기 토출구
4b: 레그룸측 공기 토출구
4c: 대시보드 내 제1 공기 토출구
4d: 대시보드 내 제2 공기 토출구
4e: 측면 공기 토출구
5: 송풍기
6: 증발기 영역
7: 가열 열교환기(12)의 삽입체
8a: 유동 안내 장치, 앞 유리측 공기 토출구(4a)의 에어 플랩
8b: 유동 안내 장치, 레그룸측 공기 토출구(4b)의 에어 플랩
8c: 유동 안내 장치, 대시보드 내 제1 공기 토출구(4c)의 에어 플랩
8d: 유동 안내 장치, 대시보드 내 제2 공기 토출구(4d)의 에어 플랩
8e: 유동 안내 장치, 측면 공기 토출구(4e)의 에어 플랩
9: 제1 유동 경로, 제1 냉풍 경로
10: 제2 유동 경로, 제2 냉풍 경로
11: 제3 유동 경로, 온풍 경로
12: 가열 열교환기
13: 유동 안내 장치, 제1 유동 경로(9)의 냉풍 플랩
14; 유동 안내 장치, 제2 유동 경로(10)의 냉풍 플랩
15: 유동 안내 장치, 제1 온풍 플랩
16: 유동 안내 장치, 제2 온풍 플랩
17: 제1 혼합 챔버
18: 제2 혼합 챔버
19: 공기의 유동 방향
x: 수평 방향
y: 수직 방향
z: 깊이 방향, 수평 방향

Claims (11)

1. 공기 분배기(4)를 갖는 하우징(2)을 구비하고, 이때 이 공기 분배기(4)는 2개 이상의 그룹의 공기 토출구(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)들 및 동시에 관류 가능하게 배치된 3개 이상의 유동 경로(9, 10, 11)를 구비하여 형성되어 있으며, 제1 유동 경로(9)와 제2 유동 경로(10)를 통해 각각 안내된 부분 공기 질량 흐름들은 공통의 제1 온도를 갖고, 그리고 제3 유동 경로(11)를 통해 안내된 부분 공기 질량 흐름은 제2 온도를 갖는, 공기를 이송 및 조화하기 위한 수단들을 구비한 차량용 공조 장치(1)로서,
   상기 공기 분배기(4)가 2개 이상의 혼합 챔버(17, 18)를 구비하고, 이때
   - 상기 제1 유동 경로(9)와 제3 유동 경로(11)는 제1 혼합 챔버(17)로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제1 혼합 챔버(17)는 제1 그룹의 공기 토출구(4a, 4e)들과 연결되어 있으며, 그리고
   - 상기 제2 유동 경로(10)와 제3 유동 경로(11)는 제2 혼합 챔버(18)로 이어지도록 형성되어 있고, 상기 제2 혼합 챔버(18)는 제2 그룹의 공기 토출구(4b, 4c, 4d)들과 연결되어 있고,
   상기 유동 경로(9, 10, 11)들이 서로 독립적으로 개방될 수 있고 폐쇄될 수 있도록 유동 안내 장치(13, 14, 15, 16)들을 구비하여 형성되어 있으며, 상기 공기 분배기(4)를 관류하는 공기 질량 흐름은 상기 유동 경로(9, 10, 11)들을 통과하는 부분 공기 질량 흐름들로 분할될 수 있으며,
   상기 제3 유동 경로(11)가 상기 제1 혼합 챔버(17)로 이어지는 제1 연결부에 제1 온풍 플랩으로서 형성된 제1 유동 안내 장치(15)를 구비하고, 상기 제2 혼합 챔버(18)로 이어지는 제2 연결부에 제2 온풍 플랩으로서 형성된 제2 유동 안내 장치(16)를 구비하며,
   상기 제1 및 제2 유동 안내 장치(15, 16)들은 각각 제3 유동 경로(11)에서 상기 제1 및 제2 혼합 챔버로의 공기 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 공기를 이송하기 위한 수단으로서 송풍기(fan)(5), 공기를 냉각하기 위한 수단으로서 냉매 순환계의 증발기 그리고 공기를 가열하기 위한 수단으로서 가열 열교환기(12)가 형성되어 있으며, 상기 수단들은 상기 하우징(2) 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
3. 제2항에 있어서, 상기 가열 열교환기(12)가 상기 제3 유동 경로(11) 내부에, 이 유동 경로(11)의 단면적을 메우는 방식으로 배치되어 있음으로써, 상기 제3 유동 경로(11)를 통해 안내된 공기 질량 흐름이 전체적으로 상기 가열 열교환기(12)의 열교환 표면을 통해 안내되고, 그리고 상기 제1 유동 경로(9)와 제2 유동 경로(10)가 각각 상기 가열 열교환기(12)의 둘레를 우회하는 바이패스로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1),
4. 제2항에 있어서, 상기 가열 열교환기(12)가 수평 방향(x, z)으로부터 확장된 평면 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 유동 경로(9, 10, 11)들이 각각 0% 내지 100% 사이에서 연속적으로 개방 및 폐쇄될 수 있도록 상기 유동 안내 장치(13, 14, 15, 16)들이 각각 하나의 회전축을 중심으로 연속으로 회전 가능하게 지지되는 방식으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
8. 제1항에 있어서, 상기 유동 경로(9, 10, 11)들이 차량의 상하 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
9. 제8항에 있어서, 상기 혼합 챔버(17, 18)들이 차량의 상하 방향을 기준으로 상기 유동 경로(9, 10, 11)들 위쪽에 배치되어 있음으로써, 부분 공기 질량 흐름들이 아래쪽에서부터 상기 혼합 챔버(17, 18) 내로 유입되는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
10. 제1항에 있어서, 상기 하우징(2)이 증발기 영역(6)을 구비하여 형성되어 있으며 상기 증발기 영역은 차량의 폭 방향을 기준으로 상기 공기 분배기(4)의 측면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).
11. 제10항에 있어서, 상기 증발기 영역(6)에 열교환기가 배치되어 있고, 이 열교환기는 0° 내지 40° 범위 각도로, 차량의 폭 방향 및 전후 방향에 의해 정의되는 평면에 대해 비스듬히 배향되어 있는 것을 특징으로 하는, 공조 장치(1).

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